从上述表中可以看到,增用了20份的2#纳米陶土粉,气密层胶的物理机械性能与工艺性能变化很小,完全达到全钢载重子午胎气密层胶的要求,有意义的是,增用了20份纳米陶土粉的气密层胶料老化后性能提高了32%,气密性还略有提高,如将填充的纳米陶土粉换成炭黑或其它填料,则气密层胶的气密性大大降低,这会影响轮胎的使用寿命。
硅酸盐无机填料,同白炭黑一样,因其较强的亲水性,粒子表面能大,在生产过程中,粒子与粒子之间易二次结聚形成更大粒径的粒子,影响其补强性能,同时,填料填充到橡胶中后,填充粒子之间极易形成填料网络,即所谓的“佩恩效应”,从而影响复合材料的综合性能,因此,应对填料进行表面改性,以提高填料粒径的均一性,同时,降低“佩恩效应”。
目前,国内外对无机填料改性关注力度最大的莫过于对蒙脱土的插层改性,几乎国内所有综合性大学的材料学院都有研究人员对其进行专门研究,而中国矿大与北京化工大学似乎还走在了前面,前面提到的强微粉正是矿大的技术成果。
对硅酸盐无机填料的品质提升有二条途径:一是对其纳米化,并用有机材料对其表面改性后再造粒,以防止纳米粒子的二次结聚,同时减少填料使用单位的粉尘污染;二是利用填料本身的结构特点,挖掘其优点,改良其不足。如前述的蒙脱土,其填料最小粒子结构是片层结构,在垂直片层的方向上,有很高的气体通过阻碍性,如能用高聚物对其片层结构进行插层改性,则既利用了其本身的优点又极大地提高了其补强性能,使其利用价值得到质的提升,这也是国内外对其研究热情奇高的原因。
下列表二、表三、表四为纳米高岭土的物理性能与在不同胶种中应用后的性能,读者可以一窥其性能优势:
表二 纳米高岭土理化指标
化 学 成 分(%)
物 理 性 能
SiO2
49.12
片层平均直径(Average diameter of flakes)
300-500nm
Al2O3
41.34
片层平均厚度(Average thickness of flakes)
20-50nm
Fe2O3
0.831
比表面积(Surface area)
32m2/g
MgO
0.0903
白度(Brightness)
75%-90%
CaO
0.167
pH值
7.0-8.0
Na2O
0.593
吸油值(Oil absorption)
45±5ml/100g
K2O
0.165
遮盖力(Hidden ability)
0.925
SO3
0.244
水分(water content)
≤1.0%
TiO2
1.26
325目筛余量(325 mesh residue)
≤0.02%
P2O5
0.421
密度(Density)
2.55g/cm3
MnO
0.0016
烧失量(≤)
0.16
表三 不同橡胶中的实验配方
丁苯橡胶
天然橡胶
顺丁橡胶
三元乙丙橡胶
丁苯1500
100
天然胶
100
顺丁胶
100
三元乙丙胶
100
硫磺
1.75
氧化锌
5
氧化锌
3
氧化锌
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